TiC／Ni_3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC／Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性。结果表明:表面复合涂层中直径为1μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密。与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量<45％时,涂层为一整体;在TiC含量≥45％时,涂层出现了分层。表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右。

多孔预制件对TiC/Ni_3Al复合材料孔隙率的影响

采用无压熔渗法制备了TiC含量较高的TiC/Ni3Al复合材料,分析了不同TiC质量分数对多孔预制件孔隙率的影响,利用无压浸渗多孔体理论分析了多孔预制件孔隙结构对复合材料孔隙率的影响。结果表明:通过增加TiC质量分数可以调节多孔预制件的孔隙结构,使预制件的孔隙率增加;多孔预制件孔隙结构的变化可以调节复合材料的孔隙率。多孔预制件的孔隙率越高、孔隙尺寸越大,则金属间化合物熔体浸渗畅通,复合材料的孔隙率越小。

原位合成TiC/Ni_3Al表面复合涂层

采用铸造工艺结合SHS技术制备出TiC／Ni3Al表面复合涂层材料，研究了涂层的物相、组织和界面形态。结果表明：Ti-C-3Ni-Al体系反应完全，产物为TiC和Ni3Al。表面复合涂层中直径为1～3μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上，且随着TiC含量的提高，颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密；涂层与钢基体界面为良好的冶金结合，界面随TiC含量的变化而呈现出不同的形貌，在ω（TiC）〈45％时，涂层为一整体，从涂层到界面处Ni、Al、Ti、Fe元素呈梯度变化；在ω（TiC）≥45％时，涂层出现了分层现象。

Mo添加对Ni_3Al-TiC润湿特性的影响机制研究

采用2AP-LEITZ高温显微镜对TiC-Ni3Al的润湿接触角进行了实验测定,着重探讨了Ni3Al对TiC的润湿特性以及Ni3Al中添加少量Mo的影响机制.结果表明,TiC与Ni3Al之间具有良好的润湿性能.5wt％Mo的添加使Ni3Al向TiC基板浸渗的深度增大,并与TiC颗粒发生固溶反应置换出部分Ti,在其周围形成一个含Mo的壳层.在这个壳层里,Ti、Mo进一步与Ni3Al固溶,这些反应降低了液-固表面张力,导致了润湿接触角的下降,从而改善了TiC-Ni3Al的润湿性.

Preparation of TiC/Ni_3Al Composites by Upward Melt Infiltration

TiC/Ni_3Al composites have been prepared using upward infiltration method. The densification was performed by both Ni_3Al melt filling and TiC sintering during the infiltration. The dissolution of TiC in liquid Ni_3Al has been evidenced by finding Ni_3(Al,Ti)C after fast cooling in the TiC/Ni_3Al composites. The dissolution may be responsible for the infiltration and sintering. Compared with downward infiltration, the upward infiltration brought about higher strength and fracture toughness and shorter infiltration time. TiC/20 vol. pct Ni_3Al composite processed by upward infiltration had a flexural strength of 1476 MPa with a statistic Weibull modulus of 20.2 and a fracture toughness of 20.4 MPa . Better mechanical properties may be attributed to melt unidirectional movement in upward infiltration.

TiC_x/Ni_3Al复合材料相界面显微结构及界面纳米硬度与弹性模量分布

采用SEM,EDS等对融渗工艺制备的C/Ti比x分别为0.6、0.7、0.8和0.9的四种不同TiCx/Ni3Al复合材料进行了研究,证实Ti元素向金属相存在较强的扩散,而Ni和Al元素几乎没有向陶瓷相中扩散,扩散的结果形成了两相界面之间直接的原子结合,增加了复合材料相界面结合的强度和韧性.利用纳米压痕技术研究了复合材料相界面附近的纳米硬度H和弹性模量E,二者在相界面附近均呈连续梯度分布特征,并且TiC0.7/Ni3Al复合材料在界面处具有较高的纳米硬度值.

无压熔渗法制备Ni3Al/TiC陶瓷基复合材料工艺研究

通过研究自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性能和渗透动力学,采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的显微组织进行分析,探讨复合材料熔渗过程中组织的演化形成、组织和性能的关系以及复合物强化机制等。结果表明金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织。Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生。Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间的增加而降低,且随预制件相对密度的增大而降低。

Ti-C-3Ni-Al体系热爆合成反应及产物形态的研究

采用SEM和EDS分析对Ti-C-3Ni-Al体系热爆合成反应进行了研究。结果表明,由Ni和Al的放热反应引发Ti和C的强放热反应,体系生成了TiC/Ni3Al复合产物。体系成分和热爆温度是影响反应及产物形态的主要因素。TiC含量愈高,反应愈剧烈,TiC颗粒粒度愈大,产物致密性则先降低后升高。热爆温度愈高,反应愈剧烈,产物致密性相对愈好;TiC颗粒粒度随温度的升高而增大,形状从近球形发育成多边形。

热爆合成TiC/Ni_3Al金属间化合物基复合材料的研究

采用热爆合成技术制备TiC/Ni3Al复合材料,通过DSC,XRD,SEM等分析手段对Ti-C-3Ni-Al体系热爆反应过程及复合材料进行了研究。结果表明:Ni,Al在反应生成Ni3Al的同时引发了Ti和C之间生成TiC的反应,形成了纯净的TiC/Ni3Al复合产物,Ti-C-3Ni-Al体系的反应温度与TiC含量无关。热爆产物的微观组织形貌跟体系成分及热爆温度有关,TiC含量愈高,TiC颗粒粒度愈大,热爆产物中微观孔隙愈少;TiC颗粒的粒度随热爆温度的升高而增大,形状从近球形发育成多边形。热爆产物的致密度随着TiC含量增加及热爆温度的升高均表现出先增加后减小的变化趋势。当TiC含量为35%左右,热爆温度为750℃左右时,产物致密度最高。不同成分复合材料的显微硬度不同,TiC含量增加,复合材料显微硬度显著提高。

钢表面TiC/Ni_3Al复合涂层及其冲蚀性能

采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面原位合成金属间化合物基复合涂层TiC/Ni3Al。研究了复合涂层的组织和抗冲蚀性能,探讨了涂层的形成及抗冲蚀机理。结果表明:采用钨极氩弧焊熔覆技术在钢表面制得的TiC/Ni3Al复合材料无杂质相,颗粒分布均匀;随着预置层中(Ti+C)含量的提高TiC颗粒的数量增加,材料的硬度提高;涂层与基体之间呈现良好的冶金结合,从熔合线到涂层外表面TiC颗粒的形态逐渐从细小球形转变为等轴状、树枝状;Al、Ni、Fe元素呈梯度变化,而Ti元素主要以TiC颗粒物的形式存在于涂层中。在不同冲蚀角度下复合涂层的冲蚀量均显著小于H13钢和0Cr17Ni7Al钢,表现出优异的抗冲蚀性能。

Cr_3C_2添加对Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文先以Ni粉和Al粉为原料,采用机械合金化法合成Ni_3Al粉末,再采用粉末冶金法,经1 485℃真空烧结1h后制备出Cr_3C_2含量不同的Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷。研究表明,Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷由TiC陶瓷晶粒和Ni3Al粘结相组成,且TiC陶瓷晶粒通常具有芯/环结构。当Cr_3C_2含量为6%时,具有白芯的小陶瓷晶粒数量明显增多,同时具有黑芯的陶瓷晶粒中白色内环较完整。金属陶瓷的硬度和抗弯强度随着Cr_3C_2含量增加呈先升高后下降的趋势,断裂韧性随着Cr_3C_2含量增加先升高随后下降,然后略有上升再下降。当Cr_3C_2含量为2%时,金属陶瓷具有良好的综合力学性能。

铸钢表面耐热复合涂层的制备

采用铸造反应合成技术制备出TiC/Ni3Al表面复合涂层材料,研究了涂层的物相、组织和界面形态,测试了涂层的硬度和耐磨性。结果表明:Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,产物为TiC和Ni3Al。表面复合涂层中直径为1～3μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密,且涂层与钢基体界面为良好的冶金结合,随TiC含量的变化而界面呈现出不同的形貌,在TiC含量<45%时,涂层为一整体,从涂层到界面处Ni、Al、Ti、Fe元素呈梯度变化;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层现象。随着涂层中TiC含量的增高,材料的硬度和耐磨性提高,表面复合涂层的硬度和耐磨性均明显高于钢基体。

钢耐热耐磨复合涂层的制备及Mg的作用

在Ti-C-3Ni-Al体系中加入一定量的Mg作为添加剂,通过熔体内自蔓延工艺原位制备了TiC/Ni3Al复合涂层。利用DSC、XRD、SEM和EDS分析Mg对体系自蔓延过程、热爆产物成分及其显微结构和复合涂层形貌的影响,测试了复合涂层的显微硬度分布、室温和高温耐磨性。结果表明,加入质量分数为2%的Mg可以有效地净化颗粒表面,降低反应开始温度和缩短反应时间,促进TiC/Ni3Al涂层的形成及与基体的结合;所得涂层在1μm内的TiC颗粒均匀分布在Ni3Al中,涂层与基体呈致密的冶金结合,硬度从涂层到基体呈梯度分布,其高温耐磨性明显高于H13钢。

热压合成铁基表面涂层的微观结构研究

采用真空热压法制备出铁基表面Ni3Al涂层、TiC/Ni3Al涂层及TiC/Ni3Al-Ni3Al双层涂层,研究了不同涂层的微观结构及相组成,并用洛氏硬度计对涂层剖面进行了硬度测试。结果表明:TiC/Ni3Al-Ni3Al双层涂层结合了Ni3Al涂层、TiC/Ni3Al涂层两者的优点。表层涂层的微观组织为TiC颗粒较为均匀的分布在Ni3Al基体上,组织纯净、致密,过渡层Ni3Al相与表层涂层及钢基体之间均为良好的冶金结合。TiC/Ni3Al-Ni3Al双层涂层既维持了TiC/Ni3Al涂层的高硬度,又实现了从表层至基体之间性能的梯度过度。